程兰征版物理化学习题解答

第五章 相平衡 1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。 （1）部分互溶的两个液相成平衡。 （2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。 （3）气态氢和氧在25℃与其水溶液呈平衡。 （4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。 解（1）C2,φ2,f2-222 （2）C2,φ3,f2-321 （3）C3,φ2,f3-212 （4）C2,φ1,f2-123 2、固态NH4HS和任意量的H2S和NH3相混合，并按下列反应达成平衡 NH4HS（s） H2SgNH3g 求（1）独立组分数 （2）若将NH4HSs放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干 解（1）C3-12，f2-222 （2）C3-1-11，f1-221 3、右图为CO2的平衡相图示意图。是根据该图回答下列问题 （1）使CO2在0℃时液化需要加多大压力 （2）把钢瓶中的液体CO2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO2才能形成（图略） （3）在空气中（101325Pa下）温度为多少度可使固体CO2不经液化而直接升华。 解（1）3458kPa；（2）-56.6℃；（3）-78.5℃ 4、固体CO2的饱和蒸汽压在-103℃时等于，在-78.5℃时等于，求 （1）CO2的升华热；（2）在-90℃时CO2的饱和蒸汽压。 解根据克-克方程 （1），解得25733（Jmol-1） （2），解得pkPa书上答案少个0 5、能否在容量的坩埚里熔化10kg锡已知锡的熔点为232℃，g，固体锡的密度为7.18g/cm3，dT/dp10-5K/kPa。 解 解得Vmldm3；Vl10000/119dm3（书上答案不对） 注意JkPa-1dm3 6、液体砷、固体砷的蒸汽压与温度的关系如下 求三相点的温度和压力。 解plps时的温度和压力即为三相点。 令 解得T1092K，代入任一式求得p3608kPa 7、已知UF6的固态和液态的饱和蒸汽压与温度的关系式如下 试计算 （1）三相点的温度和压力。 （2）在101325Pa下固态UF6的升华温度。 （3）在（2）所求出的温度下，液态UF6的饱和蒸汽压为多少并说明在此温度及101325Pa下UF6是否已固态存在 解（1）与上题类似，求得T337，p153kPa （2）代入（1）式可求 T （3）将T代入（2）式求得 p120kPa。 此时UF6以气态存在。（书上错） 8、已知液态银的蒸汽压与温度的关系式如下 Lgp/kPa-14323KT/K10-3T/K 计算液态银在正常沸腾温度2147K下的摩尔蒸发焓以及液态银与气态银的热溶差（ΔCp）。 解（1）将题给表达式乘以，得 Lnp对T求导得 与比较，得 ΔvapHm将2147K代入，求得ΔvapHm256683J/mol257kJ/mol 2因为 所以ΔCp,m10-3TR JK-1mol-1 书上答案不大正确。 9、设你体重为50kg，穿一双冰鞋立于冰上，冰鞋面积为2cm3，问温度需低于摄氏零下几度，才使冰不熔化已知冰的kg，水的密度为1000kg/m3，冰的密度为900kg/m3。 解p50/2104101325105Pa 186001Jmol-1 -210-6（m3） 根据 ，得 即 解得 T 10、已知100℃时水的饱和蒸汽压为101325kPa，市售民用高压锅内的压力可达233kPa，问此时水的沸点为多少度已知水的质量蒸发焓为kg。 解1840669Jmol-1 将已知数据代入克-克方程，得 解得T125.3℃ 11、乙酰乙酸乙酯是有机合成的重要试剂，已知其饱和蒸汽压公式可表达为 此试剂在正常沸点181℃时部分分解，但在70℃时是稳定的，用减压蒸馏法提纯时，压力应减少到多少kPa并求该试剂在正常沸点下的摩尔蒸发焓和摩尔蒸发熵。 解1当T181273454K时，p*101kPa 所以 ，求得B 当T70273343K时，代入公式求p ，p 2，49553（Jmol-1），49553/454JK-1mol-1 12、汞在101325Pa下的凝固点为，摩尔熔化焓2292Jmol-1，摩尔体积变化0.517cm3/mol。已知汞的密度为103kg/m3，求在10m高的汞柱底部汞的凝固温度。（注意1J1m2kg/s2） 解p10310101325105Pa 根据 ，得 即 解得 T “注意”没有什么用。 13、液态镓的蒸汽压数据如下 T/K 1302 1427 1623 p/kPa 作图求在101325Pa及1427K下，镓汽化时的、、。 解作图不方便，该用公式计算。 ，解得252046（Jmol-1） ，解得226210（Jmol-1） 平均值239128（Jmol-1） 再求正常沸点 ，解得Tb1598K 所以 239128/1598（JK-1mol-1） 239128-142725649（Jmol-1） 书上答案有问题。 14、已知铅的熔点是327℃，锑的熔点是631℃，现制出下列六种铅锑合金并作出冷却曲线，其转折点或水平线段温度为 合金成分wB100 5Sb 10Sb 13Sb 20Sb 40Sb 80Sb 转折点温度℃ 296和246 260和246 246 280和246 393和246 570和246 解显然，铅锑合金为简单共晶的双组分系统，共晶点为（13Sb,246℃） 15、根据金-铂相图回答 （1）wPt的合金冷却到1300℃时，固体合金之组成约为多少 （2）wPt的合金冷却到1500℃时，固相组成为多少 解（1）wPt；（2）wPt 16、根据图5-13的Ag-Cu相图回答 （1）冷却100g组成为wCu的合金到900℃时有多少固溶体析出 （2）上述合金在900℃平衡时，Cu在液相及固溶体之间如何分配 （3）当上述合金温度下降到779.4℃，还没有发生共晶之前，系统由哪几个相组成各相质量为多少当共晶过程结束，温度尚未下降时，又有哪两相组成各相质量为多少 解1析出固溶体（g） 2液相中，41.7g，固溶体中，28